[发明专利]基于3D打印和粉末冶金技术的模拟应力腐蚀裂纹制备方法

说明书

基于3D打印和粉末冶金技术的模拟应力腐蚀裂纹制备方法，首先设计模拟应力腐蚀裂纹形态并利用3D打印技术进行加工，然后将加工好的模拟应力腐蚀裂纹形态物和不锈钢金属粉末、分散剂、蒸馏水、粘接剂的混合物放入容器，将该容器放置于真空室并在真空状态下静置，直到混合物干燥形成压坯试样，取出容器中的压坯试样放置于真空炉内进行脱脂和烧结，对烧结好的试样进行机械加工，获得具有最终目标尺寸和表面裂纹的模拟应力腐蚀裂纹试件；本发明方法制备的模拟试件可以对形状复杂、制备困难的应力腐蚀裂纹试件进行有效替代，具有操作简单易实现，费用低廉，裂纹大小和电导率可调控的优点，可以广泛应用于应力腐蚀裂纹定量涡流检测能力认证制度中。

技术领域

本发明涉及应力腐蚀裂纹模拟试件的制备领域，具体涉及一种基于3D打印和粉末冶金技术的模拟应力腐蚀裂纹制备方法。

背景技术

核电站中广泛采用对应力腐蚀敏感的奥氏体不锈钢材料，而且核电结构中拉应力和腐蚀环境的存在，使应力腐蚀裂纹广泛的存在于核电站的关键部位，如蒸汽发生器的热交换管管板扩展部、主冷却管管台焊接部等。应力腐蚀裂纹的存在对核电结构的安全运行产生了巨大的威胁，而且考虑到经济效益，需要对裂纹的大小进行评测，因此对应力腐蚀裂纹的定量无损检测尤其重要。目前，国际上提出检测能力认证制度，针对特定的检测目标对检测仪器系统和检测人员进行一体化认证。我国也在积极探讨引入针对应力腐蚀裂纹定量无损检测的检测能力认证制度，然而其技术关键之一就必须拥有典型的应力腐蚀裂纹试件。应力腐蚀裂纹不同于其他裂纹，其裂纹区域具有弱于基体材料的部分电导率，而且其开裂过程非常复杂，因此现存的人工制作方法不仅耗时费力花销大，而且难以控制裂纹的大小，对于制备的应力腐蚀裂纹往往需要进行破坏实验才能确定最后的尺寸和形态，对裂纹区域的电导率更是无法人为调控。综上所述，开发尺寸和电导率可控的应力腐蚀裂纹模拟试件，对应力腐蚀裂纹定量无损检测能力认证制度体系具有重要的实用价值。

鉴于此，本发明提出了基于3D打印和粉末冶金技术的模拟应力腐蚀裂纹制备方法，可以实现对裂纹大小、形状和电导率的调控，制备的模拟试件可以在涡流检测意义上对真实的应力腐蚀裂纹进行有效的模拟。

发明内容

为了解决上述现有的人工应力腐蚀裂纹试件制备困难、所制备裂纹的大小和裂纹区域电导率不可控的问题，本发明的目的在于提供一种基于3D打印和粉末冶金技术的模拟应力腐蚀裂纹制备方法，可以对裂纹大小和电导率进行调控并在涡流检测意义上模拟、替代应力腐蚀裂纹试件，该方法具有操作简单，易实现，花费少，模拟裂纹大小和电导率已知的优点，可广泛应用于应力腐蚀裂纹定量无损检测能力认证体系中。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

基于3D打印和粉末冶金技术的模拟应力腐蚀裂纹制备方法，包括如下步骤：

步骤1：基于3D打印技术的模拟应力腐蚀裂纹形态物设计和加工，具体步骤如下：

1)利用TOFD超声检测设备测得真实应力腐蚀裂纹的深度，并利用显微镜观测裂纹的长度和宽度，获得真实应力腐蚀裂纹大小的参数信息；

2)根据步骤1)中测量的真实应力腐蚀裂纹的大小和形状，设计模拟应力腐蚀裂纹形态物，并通过调整模拟应力腐蚀裂纹形态物狭缝的参数与狭缝间隙大小以控制模拟应力腐蚀裂纹区域电导率；

3)利用3D打印技术，选用合适的模拟应力腐蚀裂纹形态物材料，加工步骤2)设计的模拟应力腐蚀裂纹形态物；

步骤2：基于粉末冶金技术的模拟应力腐蚀裂纹制备，具体步骤如下：